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【中国科学报】血管为何会衰老?长寿基因在作祟

  心血管疾病被称为人类健康“第一大杀手”。据推算,中国心血管病现患人数超2.9亿。血管衰老是导致心血管疾病的主要因素之一,那么,导致血管衰老的原因又是什么?5月5日,中国学者发表于《自然—通讯》的一项研究首次绘制了灵长类动脉血管衰老的单细胞基因表达图谱,揭示了长寿基因FOXO3A表达下调是血管衰老的驱动力。

江苏骰宝  论文通讯作者、中国科学院动物研究所研究员曲静告诉《中国科学报》,伴随衰老而发生的血管结构和功能的退行性改变是导致心血管疾病的主要危险因素。但是,由于不同来源的血管壁细胞存在高度异质性,过去的研究尚未明确人类衰老血管的细胞组成和分子特征。

江苏骰宝  在这一研究中,研究人员首先对年轻和年老食蟹猴的主动脉弓和冠状动脉血管进行了组织学分析。虽然都是动脉粥样硬化的易感部位,但主动脉和冠状动脉的衰老速度不同、细胞组成不同,生理特性也存在差别。研究人员利用单细胞转录组测序技术绘制了主动脉弓和冠状动脉的内皮细胞、平滑肌细胞和成纤维细胞等血管细胞类型的基因表达图谱,并鉴定出8种可区分主动脉和冠状动脉的新型分子标志物。

  衰老伴随的差异基因表达网络分析显示,转录因子FOXO3A(长寿基因FOXO3A编码的蛋白产物)是调控动脉血管差异表达基因网络的关键分子节点。FOXO3A在6种衰老的血管壁细胞中表达均下调,是灵长类动脉血管衰老的重要特征。

  之后,研究人员获得了靶向敲除FOXO3A基因的人类血管内皮细胞。与未敲除FOXO3A基因的野生型细胞相比,FOXO3A缺失的血管内皮细胞表现出增殖、迁移和成管等能力的退化。在被移植到小鼠的缺血后肢中后,FOXO3A缺失的人内皮细胞的血管修复能力较野生型细胞也显著降低。

江苏骰宝  考虑到啮齿类动物和灵长类动物在血管生物学和衰老特性方面存在差异,研究团队选择生理结构更为接近人类的食蟹猴为研究对象。这也是国际上首次报道灵长类血管衰老的单细胞图谱,解析了灵长类血管衰老过程中细胞组成和分子特征的变化规律。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-020-15997-0

  (原载于《中国科学报》 2020-05-06 第1版 要闻)
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